Computação molecular começa a longa viagem da teoria à prática

Ao longo dos últimos 60 anos, a miniaturização contínua gerou transistores - os blocos básicos da eletrônica - de dimensões microscópicas. Com isto, o poder de cálculo dos computadores cresceu exponencialmente.
Agora, cientistas europeus estão tentando transformar moléculas em minúsculos computadores, de forma a garantir que esse poder computacional continue aumentando pelo menos nos 60 anos à frente.
Computação em escala atômica
Na teoria, a computação em escala atômica poderá colocar o poder computacional dos atuais supercomputadores em um dispositivo menor do que um telefone celular.
"Os pesquisadores da computação em escala atômica estão hoje em posição muito parecida à dos inventores do transístor antes de 1947. Ninguém sabe aonde isso irá nos levar," comenta o pesquisador Christian Joachim.
Joachim está coordenando uma equipe que reúne cientistas de 15 instituições, acadêmicas e empresariais, que está procurando um substituto molecular para os transistores de silício. O objetivo do Projeto Pico-Inside é colocar a computação em escala molecular vários passos mais próxima da realidade.
Abordagem de baixo para baixo
Enquanto a moderna eletrônica avançou miniaturizando tudo, os cientistas do Pico-Inside estão invertendo a abordagem. Eles querem construir os computadores partindo das moléculas, e não reduzindo ainda mais os transistores.
Eles estão estudando como transformar as menores partículas da matéria em blocos lógicos, capazes de efetuar cálculos, e funcionar como memórias. "É uma abordagem de baixo para cima, ou, como nós gostamos de chamá-la, uma abordagem 'de baixo para baixo', porque nós não queremos atingir a escala material," conta Joachim.
Se a teoria funcionar, os pesquisadores usarão moléculas individuais como elementos lógicos, como são as portas lógicas atuais, que são construídas congregando-se vários transistores.
Com quantos átomos se faz um computador?
"A pergunta que nós temos nos feito é quantos átomos são necessários para se construir um computador," diz Joachim. "É algo que nós não podemos responder no presente, mas nós estamos tendo uma idéia muito boa sobre qual será essa resposta."
Os pesquisadores construíram uma porta lógica simples utilizando 30 átomos. A porta faz o mesmo trabalho de uma porta lógica construída com 14 transístores de silício.
Arquitetura da computação molecular
O maior desafio dos pesquisadores é que os computadores moleculares não serão construídos simplesmente trocando-se transistores ou portas lógicas por moléculas. A troca de dados entre as moléculas é totalmente diferente e está exigindo a criação de novas arquiteturas computacionais.
Atualmente os pesquisadores têm trabalhado com duas propostas de arquitetura para a computação molecular: uma que imita o design das portas lógicas atuais, incluindo nós, loops, malhas e etc., e outra, mais complexa, baseada em alterações na conformação das moléculas para lidar com as entradas lógicas, e na mecânica quântica para fazer os cálculos.
Os pesquisadores ainda não têm elementos para afirmar qual das duas abordagens trará melhores resultados, ou mesmo, se eles conseguirão construir computadores moleculares robustos o suficiente para sair dos muros dos laboratórios.
Os primeiros protótipos de portas lógicas, células de memória e outros dispositivos, estão sendo construídos no interior das câmaras de microscópios de tunelamento e de microscópios de força atômica, equipamentos de última geração capazes de mover átomos individuais.